سنسور خازنی آتونیکس

سنسور خازنی آتونیکس یکی از راهکارهای تشخیص غیرتماسی برای موادی است که استفاده از سنسور القایی برای آن ها مناسب نیست. خانواده خازنی فعلی Autonics با نام CR Series عرضه می شود. این سنسورها علاوه بر فلز، امکان تشخیص بسیاری از مواد نارسانا مانند پلاستیک، آب، سنگ و دانه های جامد را نیز دارند. همین ویژگی باعث شده سنسور خازنی برای تشخیص سطح مخزن، حضور مواد، بسته بندی، کنترل موقعیت و کاربردهای مرتبط با مواد غیر فلزی مورد استفاده قرار گیرد. با این حال فاصله تشخیص سنسور خازنی به جنس، اندازه و ثابت دی الکتریک جسم وابسته است و نباید عدد نامی درج شده در کاتالوگ را برای تمام مواد یکسان در نظر گرفت.

سنسور خازنی آتونیکس چیست؟

سنسور خازنی یا Capacitive Proximity Sensor تغییر ظرفیت الکتریکی در نزدیکی سطح حسگر را تشخیص می دهد. Autonics سری CR را برای تشخیص موادی با ثابت دی الکتریک متفاوت از هوا طراحی کرده است. به همین دلیل دامنه مواد قابل تشخیص آن از سنسور القایی گسترده تر است.

طبق معرفی رسمی سازنده، این خانواده می تواند موادی مانند فلز، آهن، سنگ، پلاستیک، آب و Grain را تشخیص دهد. این ویژگی سری CR را برای کاربردهای تشخیص سطح مواد جامد یا مایع، کنترل حضور بسته و تشخیص بعضی اجسام غیر فلزی مناسب می کند.

سری CR؛ خانواده خازنی Autonics

در سبد فعلی Proximity Sensors شرکت Autonics، خانواده خازنی با نام CR Series معرفی می شود. این سری ساختار استوانه ای دارد و مدل های اصلی آن با قطرهای M18 و M30 عرضه شده اند.

مدل M18 دارای فاصله تشخیص نامی 8mm و مدل M30 دارای فاصله 15mm است. هر دو فاصله بر اساس شرایط آزمون و هدف استاندارد تعیین شده اند و با تغییر جنس یا اندازه جسم، فاصله موثر می تواند متفاوت باشد.

تفاوت سنسور خازنی و القایی آتونیکس

سنسور القایی برای تشخیص اجسام فلزی طراحی شده است. سنسور خازنی محدود به فلز نیست و مواد رسانا و بسیاری از مواد نارسانا را نیز تشخیص می دهد. این تفاوت مهم ترین معیار انتخاب میان خانواده CR و سنسورهای القایی Autonics است.

برای مثال اگر هدف تشخیص یک قطعه فلزی روی نوار نقاله باشد، سنسور القایی معمولا انتخاب ساده تری است. اما برای تشخیص آب، پلاستیک یا سطح مواد داخل مخزن، سنسور خازنی می تواند گزینه مناسب تری باشد.

در عوض سنسور خازنی نسبت به جنس ماده و شرایط محیط حساس تر است. رطوبت، تجمع مواد روی سطح سنسور یا تغییر ویژگی ماده می تواند روی محدوده تشخیص تاثیر بگذارد. به همین دلیل تنظیم حساسیت در کاربردهای خازنی اهمیت زیادی دارد.

پیچ تنظیم حساسیت در سری CR

Autonics روی سری CR یک Sensitivity Adjuster داخلی قرار داده است. این تنظیم کننده برای هماهنگ کردن حساسیت سنسور با ماده، فاصله و شرایط نصب استفاده می شود.

وجود تنظیم حساسیت در کاربردهایی مانند تشخیص سطح اهمیت زیادی دارد. برای مثال مقدار پاسخ سنسور به آب با یک قطعه پلاستیکی یا دانه های خشک یکسان نیست. تنظیم صحیح باید هنگام راه اندازی و با ماده واقعی انجام شود.

مدل های CR18 آتونیکس

خانواده CR18 دارای قطر M18 و فاصله تشخیص نامی 8mm است. هدف استاندارد درج شده در مشخصات رسمی برای مدل های بررسی شده، صفحه آهنی 50×50×1mm است.

مدل CR18-8DN یک سنسور DC سه سیم 12–24VDC با خروجی NPN Normally Open است. مدل CR18-8DP خروجی PNP Normally Open دارد و CR18-8DN2 نمونه NPN Normally Closed این خانواده است.

مصرف جریان در مدل های DC بررسی شده حداکثر 15mA و Response Frequency برابر 50Hz است. جنس بدنه این مدل ها PA6 اعلام شده و سطح حفاظت آن ها IP66 است.

مدل های CR30 آتونیکس

خانواده CR30 با قطر M30 فاصله تشخیص بیشتری نسبت به CR18 ارائه می کند. فاصله نامی این مدل ها 15mm است و هدف استاندارد رسمی نیز 50×50×1mm آهن اعلام شده است.

برای مثال CR30-15DP مدل DC سه سیم 12–24VDC با خروجی PNP Normally Open است. CR30-15DN2 نمونه NPN Normally Closed همین سایز است. در مدل های DC این خانواده Response Frequency برابر 50Hz و مصرف جریان حداکثر 15mA اعلام شده است.

جنس بدنه CR30 در مدل های رسمی بررسی شده برنج با روکش نیکل است. درجه حفاظت این سایز IP65 است. بنابراین نباید IP66 مدل M18 را به تمام خانواده CR تعمیم داد.

مقایسه CR18 و CR30

مدل های DC سه سیم

مدل های DC سه سیم سری CR با تغذیه نامی 12–24VDC عرضه می شوند. نوع خروجی به کد محصول وابسته است و در این خانواده نمونه های NPN و PNP و همچنین NO و NC وجود دارند.

برای اتصال به PLC باید NPN یا PNP بودن ورودی دیجیتال بررسی شود. تعویض یک مدل NPN با PNP بدون توجه به نوع ورودی PLC می تواند باعث عدم عملکرد سیستم شود.

Normally Open یا Normally Closed بودن نیز روی منطق برنامه تاثیر دارد. در تعمیر دستگاه، بهتر است کد قبلی به صورت کامل خوانده شود و تنها به CR18 یا CR30 اکتفا نشود.

مدل های AC دو سیم

Autonics نسخه های AC دو سیم را نیز برای سری CR ارائه کرده است. مدل CR18-8AO یک سنسور 100–240VAC با خروجی Normally Open و مدل CR18-8AC با همین تغذیه دارای خروجی Normally Closed است.

برای مدل CR18 AC، Response Frequency برابر 20Hz و Leakage Current حداکثر 2.2mA اعلام شده است. این مقادیر با مدل DC سه سیم متفاوت هستند.

در سایز M30 نیز مدل CR30-15AO با خروجی Normally Open و CR30-15AC با خروجی Normally Closed ارائه شده اند. فاصله تشخیص این گروه 15mm و Response Frequency آن ها 20Hz است.

تشخیص مایعات با سنسور خازنی

یکی از کاربردهای مهم سنسور خازنی تشخیص وجود یا سطح بعضی مایعات است. Autonics به طور مشخص آب را در فهرست مواد قابل تشخیص سری CR قرار داده است.

در کاربرد مخزن، جنس دیواره اهمیت زیادی دارد. امکان تشخیص از پشت بعضی دیواره های نارسانا به ثابت دی الکتریک، ضخامت دیواره، جنس مایع و تنظیم حساسیت وابسته است. بنابراین این نوع نصب باید روی مخزن واقعی آزمایش شود.

برای مخازن فلزی نمی توان همان روش نصب پشت دیواره نارسانا را فرض کرد. ساختار مکانیکی و محل نصب سنسور باید متناسب با فرآیند طراحی شود.

تشخیص مواد جامد و دانه ای

Autonics Grain را نیز در میان مواد قابل تشخیص سری CR ذکر می کند. بنابراین این سنسورها می توانند در برخی سیستم های کنترل سطح مواد دانه ای، بسته بندی و انتقال مواد مورد استفاده قرار گیرند.

فاصله عملی برای مواد دانه ای به جنس، تراکم و شرایط فرآیند وابسته است. تجمع گرد و غبار یا مواد روی سطح سنسور نیز می تواند در کاربرد خازنی اهمیت داشته باشد. تنظیم حساسیت باید با شرایط واقعی دستگاه انجام شود.

درجه حفاظت IP65 و IP66

سطح حفاظت در تمام مدل های CR یکسان نیست. مدل های M18 بررسی شده دارای IP66 هستند. مدل های M30 رسمی بررسی شده با IP65 معرفی شده اند.

بنابراین عبارت کلی IP67 برای سنسور خازنی CR صحیح نیست. هنگام استفاده در محیط مرطوب یا دارای گرد و غبار باید IP Rating همان کد سفارش بررسی شود.

دمای کاری سنسور CR

دمای کاری مدل های رسمی بررسی شده −25…+70°C است. محدوده انبارش نیز −30…+80°C اعلام شده است. رطوبت مجاز محیط و انبارش 35…95%RH است.

Autonics این محدوده ها را برای شرایط بدون یخ زدگی و میعان در نظر می گیرد. در محیط هایی با تغییر سریع دما یا تشکیل رطوبت روی سطح حسگر باید تاثیر شرایط محیطی روی عملکرد خازنی نیز بررسی شود.

Hysteresis و پایداری تشخیص

Hysteresis مدل های بررسی شده حداکثر 20% فاصله تشخیص اعلام شده است. این مقدار فاصله میان نقطه فعال شدن و بازگشت خروجی را نشان می دهد.

برای کاربردهایی که ماده نزدیک نقطه مرزی تشخیص قرار دارد، Hysteresis اهمیت بیشتری پیدا می کند. سنسور نباید طوری تنظیم شود که جسم دائما در مرز قطع و وصل قرار بگیرد.

کاربردهای سنسور خازنی Autonics

راهنمای انتخاب سنسور خازنی آتونیکس

اول مشخص کنید جسم مورد نظر چیست. اگر هدف فقط فلز است، سنسور القایی را نیز بررسی کنید. اگر هدف آب، پلاستیک، مواد دانه ای یا جسم نارسانا است، سری CR انتخاب مرتبط تری خواهد بود.

در مرحله بعد فضای نصب و فاصله مورد نیاز بررسی می شود. CR18 دارای قطر M18 و فاصله نامی 8mm است. CR30 قطر M30 و فاصله 15mm دارد.

سپس ولتاژ و سیم بندی مشخص می شوند. برای مدارهای 24VDC، مدل DC سه سیم بررسی می شود. NPN یا PNP و NO یا NC بودن باید با PLC یا کنترلر هماهنگ باشد.

اگر مدار 100–240VAC و دو سیم است، مدل های AC قابل بررسی هستند. Leakage Current در این مدل ها باید با بار و مدار ورودی سازگار باشد.

در نهایت شرایط محیطی و IP Rating بررسی شود. M18 و M30 سطح حفاظت یکسان ندارند. تنظیم Sensitivity نیز باید پس از نصب و با ماده واقعی انجام شود.

نصب و تنظیم سنسور خازنی

سنسور باید در محل نهایی نصب شود و تنظیم حساسیت با ماده واقعی انجام گیرد. تنظیم بیش از حد حساسیت می تواند باعث تشخیص ناخواسته مواد یا اجسام اطراف شود.

در کاربرد کنترل سطح، بهتر است مخزن در چند وضعیت پر و خالی تست شود. این کار کمک می کند نقطه تنظیم به شکلی انتخاب شود که تغییرات معمول فرآیند باعث سوئیچ ناخواسته نشوند.

کابل سنسور را نیز تا حد امکان از خطوط قدرت، موتور و خروجی VFD دور نگه دارید. مدل و نحوه سیم بندی باید دقیقا طبق کد محصول انجام شود.

تجهیزات جانبی و اتصال به PLC

مدل های DC سری CR در صورت تطابق مشخصات الکتریکی می توانند به ورودی دیجیتال مناسب PLC متصل شوند. نوع NPN یا PNP باید با ساختار ورودی PLC هماهنگ باشد.

Autonics در صفحات بعضی مدل های CR، کنترلرهای سنسور PA10 را نیز به عنوان تجهیزات قابل استفاده همراه محصول معرفی می کند. نیاز به Sensor Controller به طراحی سیستم بستگی دارد و برای همه پروژه ها الزامی نیست.

قیمت سنسور خازنی آتونیکس

قیمت سنسور خازنی آتونیکس به کد مدل، قطر، نوع تغذیه و نوع خروجی بستگی دارد. CR18 و CR30 از نظر بدنه، فاصله تشخیص و IP Rating متفاوت هستند.

مدل های NPN و PNP و نسخه های AC نیز باید جداگانه استعلام شوند. بهتر است هنگام درخواست قیمت کدی مانند CR18-8DN، CR18-8DP، CR18-8AC، CR30-15DP یا CR30-15AC اعلام شود.

خرید سنسور خازنی آتونیکس

برای خرید سنسور خازنی آتونیکس ابتدا جنس ماده و کاربرد را مشخص کنید. سپس فاصله تشخیص، قطر، نوع تغذیه، خروجی NPN یا PNP و NO یا NC بودن بررسی شود. در کاربرد کنترل سطح، شرایط واقعی ماده و مخزن اهمیت بیشتری دارد و Sensitivity باید پس از نصب تنظیم شود. برای Replacement نیز کد کامل سنسور قبلی را مبنا قرار دهید و هیچ مدل دیگری را صرفا به دلیل فاصله مشابه به عنوان Plug-and-Play در نظر نگیرید.

سوالات متداول سنسور خازنی آتونیکس